Kunststoffen film maakt de weg vrij voor goedkope, flexibele zonnepanelen

Een obstakel voor een, grootschalige introductie van zonnepanelen in de energiemarkt is de relatief hoge kostprijs van de zonnepanelen zelf. Daarom zoeken wetenschappers, ingenieurs en designers naar mogelijkheden om deze kostprijs te verkleinen. De kostprijs van zonnepanelen is uiteraard een som van allemaal verschillende kosten. Onder andere gaat het hier bijvoorbeeld over de kosten van de grondstoffen, de kosten van de productie, de loonkosten van de productie, de kosten van het transport van de afgewerkte zonnepanelen, de kosten van de installatie, de kosten van het onderhoud en zo zijn er te veel om ze allemaal op te noemen. Elk van deze kosten dragen hun steentje bij aan de totale kostprijs van zonnepanelen. Doordat de kostprijs uit veel afzonderlijke delen bestaat zijn er dus veel mogelijkheden om de kostprijs voor een (klein) deel te gaan verminderen. Maar dit zorgt er ook voor dat het niet zo is dat er ergens één maatregelen is die ervoor kan zorgen dat de kostprijs enorm zal verminderen. Een nieuwe technologie moet dus op verschillende vlakken voordelen bieden om de kostprijs opmerkelijk te verminderen.

Zonne-energie is sinds het begin van deze eeuw bezig met een sterke opmars. Nu is de totale wereldwijde elektriciteitsproductie van zonnepanelen zou 30 maal groter dan in het jaar 2000. En dit met jaarlijks groeisnelheid tussen de 40% à 80%. Dit is een enorm snelle groei in vergelijking met andere technologieën. Wat ook vrij opmerkelijk is, is dat meer dan de helft van de totale capaciteit aan zonne-energie zich in Europa bevindt. In totaal bevindt meer dan 70% van de totale capaciteit aan zonne-energie zich in Europa. Hoofdzakelijk komt dit vooral doordat zonne-energie enorm populair blijkt te zijn drie landen in Europa, namelijk in Duitsland, Spanje en Italië. Maar ook in België scoren we relatief goed op het vlak van zonne-energie ten opzichte van de andere Europese landen. Op het einde van 2009 bedroeg de wereldwijde geïnstalleerde capaciteit aan zonne-energie ongeveer 22 gigawatt. Dus de mensen vinden zonne-energie dus blijkbaar interessant en dus wanneer men de kostprijs zou kunnen verlagen zouden waarschijnlijk dus nog meer mensen kiezen voor zonne-energie.

Ook is er een veel belovende technologie op komst die zonne-energie toch wel een stuk goedkoper kan maken, niettegenstaande de samenstelling van de kostprijs. Het gaat hier namelijk over de fotovoltaïsche cellen gemaakt via de dunnelaagtechnologie of ook wel de 'thin film solar cells'. Deze dunnelaag zonnepanelen worden de derde generatie zonnepanelen genoemd. Momenteel wordt bij zonnepanelen voornamelijk gebruik gemaakt van kristallijn silicium omdat met deze een relatief groot rendement kan verkregen worden. Maar bij deze nieuwe generatie zonnepanelen met de dunnelaagtechnologie wordt vaak amorf silicium gebruikt. In het algemeen hebben deze zonnepanelen met dunnelaagtechnologie een nog hoger rendement dan huidige zonnepanelen. De dunnelaagtechnologie bevindt zich in de meeste gevallen nog in de ontwikkelingsfase en dus zijn nog maar in beperkte mate commercieel beschikbaar. Maar het is niet alleen het hogere rendement die deze technologie interessant maakt, maar ook het lichtere gewicht van de zonnepanelen. Doordat deze zonnepanelen minder wegen kunnen deze goedkoper getransporteerd worden.

Een volgende stap na deze dunnelaagtechnologie is ervoor zorgen dat deze ook flexibel worden. Flexibele zonnepanelen zijn namelijk nog eenvoudiger en goedkoper te transporteren. Namelijk aangezien met deze simpelweg kan oprollen tot grote rollen en zo transporteren. Ook kan de installatie vlotter gaan verlopen aangezien de panelen dan niet meer één voor één op de daken en dergelijke moeten geplaatst worden, maar kan men bij flexibele zonnepanelen één rol naar boven hijsen voor een volledig dak te bedekken. Deze rol dient men dan enkel nog te ontrollen, vast te maken en te verbinden met het elektriciteitsnet, althans simpel voorgesteld toch. Maar tot nu toe zijn onderzoekers er nog niet in geslaagd om een materiaal te vinden als vervanger voor het glas, die voldoende goedkoop is. Verschillende bedrijven die bezig zijn met de ontwikkeling en/of eventueel de productie van dergelijke zonnepanelen hebben gevraagd aan het bedrijf 3M om hen hierbij te helpen. Het bedrijf 3M is een bedrijf die naar innovatieve oplossingen biedt aan haar klanten. 3M heeft een aantal heel bekende productie uitgevonden zoals bijvoorbeeld de post-it en het schuurpapier. En nu hebben ze bij 3M ook een oplossing gevonden om flexibele zonnepanelen te gaan kunnen maken.

Namelijk heeft 3M recent een kunststoffen film, Ultra Barrier Solar Film, onthuld die net als glas doorzichtig en dus kan de taak om de zonnecellen te beschermen kan vervullen. De zonnecellen van een zonnepaneel moeten uiteraard afgeschermd worden om ze te beschermen tegen de elementen. En ook zou hun kunststoffen film goedkoper zijn dat het glas die men momenteel gebruikt om de zonnecellen af te schermen. Deze kunststoffen film is opgebouwd uit meerdere lagen van vellen gemaakt van een fluorpolymeer. Fabrikanten van flexibele zonnepanelen kunnen de Ultra Barrier Solar Film lamineren op de zonnecellen van het paneel en zo kan er geen vocht of andere stoffen meer bij de zonnecellen. Momenteel gebruikt men dus hoofdzakelijk glas om de zonnecellen af te schermen omdat het doorschijnend is en het bestand is tegen de weerselementen. Maar glas is niet zo'n populair materiaal bij de fabrikanten van zonnepanelen. Namelijk omdat glas zorgt het voor een groot extra gewicht, is het niet flexibel en het is breekbaar. En dus moet men de zonnepanelen met zorg gaan behandelen zodat ze niet stuk gaan tijdens transport en installatie.

Wanneer men het glas vervangt door de Ultra Barrier Solar Film dan zijn er ook geen steunrekken meer nodig. Het lichte gewicht van deze kunststoffen film zorgt er ook voor dat er nu ook zonnepanelen kunnen geplaatst worden op daken die geen zwaar gewicht kunnen dragen. Dus er komen heel wat voordelen mee met deze nieuwe flexibele zonnepanelen en al deze voordelen samen kunnen zorgen voor een significant vermindering van de kostprijs. Het bedekken van zonnecellen met een kunststof in plaats van een glazen plaat is geen nieuw idee. Bijvoorbeeld bij zonnepanelen op mobilhome's, caravan's, zeilboten en dergelijke vinden men al zonnepanelen die afgedekt zijn met een kunststof. Hier bij deze toepassingen is het lichte gewicht een belangrijke zaak maar voor zonnepanelen voor op daken van huizen was het gewicht een minder belangrijke factor. Maar bij deze toepassingen ondervond men ook dat de levensduur van deze zonnepanelen ook opmerkelijk korter is dan die van zonnepanelen die afgedekt zijn met een glazen plaat. Namelijk is de kunststof minder bestand tegen de weersomstandigheden. Maar de Ultra Barrier Solar Film ontwikkeld door 3M kan wel een lange levensduur voor de zonnepanelen verzorgen in tegenstelling tot de kunststoffen die men vroeger gebruikte.

Eén van de grootste fabrikanten van zonnepanelen die 3M vroeg om deze nieuwe kunststoffen film te ontwikkelen is United Solar Ovonic. United Solar Ovonic is momenteel de grootste producent van flexibele zonnepanelen. United Solar Ovonic is momenteel wereldwijd de grootste producent van flexibele zonnepanelen. Het bedrijf produceert zonnepanelen van amorf silicium afgedekt met een hars op basis van een fluorpolymeer. Het probleem met flexibele zonnepanelen is dat ze een relatief laag rendement (7%) hebben in vergelijking met de andere technologieën voor flexibele zonnepanelen. Zonnecellen gemaakt van de halfgeleidermaterialen koper, indium, gallium en selenide (CIGS) hebben een rendement dat dubbel zo groot is als dat van zonnepanelen van amorf silicium. En niet alleen is het rendement van deze zonnecellen dubbel zo groot, ook het productieproces is ook veel eenvoudiger en kunnen ze in grotere volumes in één keer gemaakt worden. Maar deze zonnecellen zijn veel gevoeliger voor vocht en andere weerselementen en dit zorgt ervoor dat het hars op basis van een fluorpolymeer geen voldoende afscherming biedt voor deze flexibele zonnepanelen.

Het aanbrengen van de Ultra Barrier Solar Film kan op dergelijke CIGS zonnecellen kan ook volledig geïntegreerd worden in het productieproces van deze zonnecellen. Zo hoeft er dus geen extra stap aan toegevoegd worden om deze film aan te brengen. De nieuwe kunststoffen film van 3M is slechts 23 micrometer dik. Momenteel wordt de Ultra Barrier Solar Film nog verder ontwikkeld bij 3M om ervoor te zorgen dat de levensduur nog verder verlengd kan worden. Momenteel is 3M ook bezig met het ontwikkelen van een proefproject voor de productielijn van deze zonnepanelen. En ze plannen dat tegen volgend jaar deze in massaproductie zouden kunnen gemaakt worden.

Geschreven door Emile Glorieux, Bron [businesswire]